直接内重整熔融碳酸盐燃料电池研究进展

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1、综述直接内重整熔融碳酸盐燃料电池研究进展王鹏杰1,2，周利1，王英旭1，李广龙1，邵志刚1(1.中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连116023；2.中国科学院研究生院，北京100049)摘要：简单介绍了直接内重整-熔融碳酸盐燃料电池(DIR-MCFC)的优点、系统及瓶颈问题，并指出在电池长时间运行时重整催化剂的碱污染和积碳失活是DIR-MCFC的核心技术问题；重点叙述了DIR-MCFC在抗碱中毒、抗积碳催化剂方面的研究进展，并进一步提出了发展方向。关键词：熔融碳酸盐燃料电池；直接内重整；抗积碳；碱中毒；阻碱中图分类号：TM911.4文献标识码：A文章编号：1002-087X(2011)

2、01-0105-04ResearchprogressondirectinternalreformingmoltencarbonatefuelcellWANGPeng-jie1,2,ZHOULi1,WANGYing-xu1,LIGuang-long1,SHAOZhi-gang1(1.DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,DalianLiaoning116023,China;2.GraduateSchool,ChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)Abstract:T

3、hemeritsandsystemofdirectinternalreformingmoltencarbonatefullCell(DIR-MCFC)aswellastheobstaclesinitscommercializationprocesswerepresented.Inthelongtimeoperation,thealkalipoisoningandcarbondepositionofinternalreformingcatalystwaspointedoutasthemostimportanttechnologyproblem.Theresearchprogressinalk

4、aliresistanceandcarbondepositionresistanceofcatalystinDIR-MCFCwasreviewed.Moreover,thedirectionofresearchwasmentioned.Keywords:moltencarbonatefuelcell(MCFC);directinternalreforming;carbondepositionresistance;alkalipoisoning;alkaliresistance熔融碳酸盐燃料电池(Moltencarbonatefullcell,MCFC)1DIR-MCFC系统具有可不依赖昂贵

5、氢气作燃料、不需贵金属作电催化剂，与蒸以富含甲烷的天然气为原料时，DIR-MCFC的典型结构汽轮机/燃气轮机形成联合循环发电，实现电热冷联供等诸及工作原理如图1所示。多优势。在以天然气(主要成分为甲烷)为原料时，其有两种形式：重整反应在电池外进行的外重整和在电池内进行的内重整。内重整中，重整反应在电池阳极气室内进行的为直接内重整(DIR)，在与阳极气室相对独立的气室内进行的为间接内重整(IIR)。直接内重整熔融碳酸盐燃料电池(DIR-MCFC)技术具有在MCFC阳极气室内同时实现电化学反应与重整反应的物质和能量的双重耦合，可显著提高甲烷转化率，进一步提高




燃料能量转化效率，提高电池

6、发电效率，热电联供系统总效率







可达到近85%[1]；摈弃投资成本和操作成本都较为昂贵的外重整技术，降低成本，简化操作工艺，具有明显开发优势。但将电化学反应与重整反应两个反应耦合在同一阳极气室中进行，存在熔融碳酸盐电解质高温易挥发流失导致重整催化剂中毒和失活、重整催化剂欠汽积碳等关键问题。本文针对DIR-MCFC的研究现状和出现的问题进行了简述。图1DIR-MCFC的典型结构示意图及工作原理收稿日期：2010-05-29在阳极气室内，同时发生甲烷水蒸气重整、气体变换和电化学氧化等多重反应，所以其整体技术有如下主要优点[2-3]：

7、基金项目：国家“863”项目(2007AA05Z137)作者简介：王鹏杰(1987—)，男，山东省人，博士生，主要研究方向(1)由于不需要外部重整器，降低了系统制造成本和生产水蒸为燃料电池。气等运转成本；(2)实现能量耦合：电化学反应放热，重整反应联系人：周利，E-mail：zhouli@dicp.ac.cn，0411-843790511052011.1Vol.35No.1综述强烈吸热，二者可实现互补，电池排热负荷减少；